(57)【要約】【課題】  短管シーム溶接において溶接前の変形、溶接時及び溶接後の熱膨脹、熱歪みによる変形を確実に防止する。【解決手段】  短管シーム溶接装置は、最終整形手段２０Ｃに隣接して短管保持機構１０を配置し、短管保持機構１０の排出端に隣接して排出手段４０を配置する。短管保持機構１０は、小径ロール１１を円筒状ケーシング１２の軸線と平行に配置し、小径ロール１１の外接円の直径を中間パイプ材１の外径よりも小さくした。最終整形手段２０Ｃは、上下左右の４つの鼓型ロール１６Ｃによって構成し、これら鼓型ロール１６Ｃの円弧状ロール面による円環状整形面の円環の直径を中間パイプ材１の外径よりも小さくした。排出手段４０は、上下左右の４つの鼓型ロール１３によって構成し、これら鼓型ロール１３の円弧状ロール面による円環状面の円環の直径を短管１の外径よりも小さくし、送り速度を最終整形手段２０Ｃの送り速度と同じにした。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鼓型ロールによる最終整形手段に隣接して短管保持機構を配置した短管シーム溶接装置であって、
円筒状ケーシングの内面に多数の小径ロールを環状に配置し、これらの小径ロールを円筒状ケーシングの軸線と平行に配列して短管保持機構を構成し、
上記小径ロールの外接円の直径を中間パイプ材の外径よりも若干小さくしてあり、
円筒状ケーシングにシーム溶接用窓穴を設けてあり、
上下左右の４つの鼓型ロールによって最終整形手段を構成してあり、
上記上下左右の４つの鼓型ロールの円弧状ロール面による円環状整形面の円環の直径が中間パイプ材の外径よりも若干小さく、
上記最終整形手段によって、ワークをシーム端縁が突き合わされた中間パイプ材に最終整形してこれを短管保持機構に押し込み、
短管保持機構の長手方向中央部においてシーム溶接する短管シーム溶接装置。
【請求項２】
鼓型ロールによる最終整形手段に隣接して短管保持機構を配置し、短管保持機構の排出端に隣接して鼓型ロールによる排出手段を配置した短管シーム溶接装置であって、
円筒状ケーシングの内面に多数の小径ロールを環状に配置し、これらの小径ロールを円筒状ケーシングの軸線と平行に配列して短管保持機構を構成し、
上記小径ロールの外接円の直径を中間パイプ材の外径よりも若干小さくしてあり、
円筒状ケーシングにシーム溶接用窓穴を設けてあり、
上下左右の４つの鼓型ロールによって最終整形手段を構成してあり、
上記上下左右の４つの鼓型ロールの円弧状ロール面による円環状整形面の円環の直径が中間パイプ材の外径よりも若干小さく、
上下左右の４つの鼓型ロールによって排出手段を構成してあり、
上記上下左右の４つの鼓型ロールのロール面による円環状面の円環の直径が短管の外径よりも若干小さく、
排出手段の送り速度が最終整形手段の送り速度と同じであり、
上記最終整形手段によってワークをシーム端縁が突き合わされた中間パイプ材に最終整形してこれを短管保持機構に押し込み、
短管保持機構の長手方向中央部においてシーム溶接し、排出手段によって上記短管保持機構からワークを引き出して排出する短管シーム溶接装置。
【請求項３】
フォーミング機構の鼓型ロールによる最終整形手段に隣接して短管保持機構を配置し、短管保持機構の排出端に隣接して鼓型ロールによる排出手段を配置してあり、ワーク導入機構を備えている短管シーム溶接装置によって短管を溶接する短管シーム溶接方法であって、
ワーク導入部でシームガイドしながらワークをフォーミング機構に送り込み、
フォーミング機構の鼓型ロールによる最終整形手段によってワークを中間パイプ材に最終整形し、
上記最終整形手段によって中間パイプ材を短管保持機構に押し込み、
短管保持機構の内面によって中間パイプ材の外周面を均等に締め付けた状態で保持して直進させ、
短管保持機構の長手方向中央部でシーム溶接し、
短管保持機構内面によってシーム溶接された短管を締め付けた状態で保持しつつ前進させ、
上記排出手段の鼓型ロールで短管を把持して短管保持機構から引き出して排出する短管シーム溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、短いオープンパイプ（断面Ｃ形のオープンパイプ）を順次縮径し、断面円形に整形し、断面円形に整形されたワーク（中間パイプ材）を溶接部に送り込んでそのシーム（突合せ部）を溶接して短管を製造する短管シーム溶接装置に関するものであり、短管の形状精度、寸法精度について高精度が求められる製品、例えば、モーターケーシング、マフラー（消音器）の外筒等の短管の製造に有効に利用することができるものである。
なお、この発明の基本思想は、長いパイプのシーム溶接（長手方向の端縁の突き合わせ溶接。以下同じ）にも利用することができ、これによって、長いパイプを高い形状精度、高い寸法精度で製造することもできる。
【背景技術】
【０００２】
一般的にいって従来の短管シーム溶接装置は、大別してワーク供給機構、フォーミング機構、シーム溶接部から構成されており、排出機構を有するものもある。
ワーク供給機構はワークのシーム線をシームガイドでガイドしながら押せ押せの状態でフォーミング機構に送り込むものであり、フォーミング機構に突入させる前に、そのシーム部がトーチ等の溶接具に合致するように、ワーク（オープンパイプ）の姿勢（シーム部の位置）を調整し、シームガイドで案内しながらフォーミング機構に送り込むものである。
フォーミング機構は、ワークを縮径して最終的に断面円形の中間パイプ材に整形し、ワークのシーム線を所定の位置に保持したままで溶接部に送り込むことが必要である。なお、シームガイドはブレードが一般的であり、またワークの最終整形手段は左右一対の鼓型ロールが一般的である。
また、フォーミング機構の最終整形手段によってワークが中間パイプ材に整形され、溶接機構へ送られ、最終整形手段から突き出されたところで溶接具でシーム溶接される。この溶接具はガス溶接によるものや電気溶接によるものなど様々である。
【０００３】
ワークの送りとフォーミング（整形）とを鼓型ロールで行うのが一般的であり、その一例が特開昭５５−２４７８２号公報に記載されている。このものはワークを前後２段の鼓型ロールで縮径して整形しつつ順次送るものである（その詳細は後で説明する）。
他方、フォーミングを縮径ダイスで行い、送り機構によってワークを縮径ダイスに押し込み、縮径ダイスのテーパー面で縮径して断面円形に整形し、縮径ダイスの円筒面で保持しつつ縮径ダイスから突き出させ、縮径ダイスから突き出されたところでトーチでシーム溶接するものもある（例えば、特公平２−１５３１０号公報）。このものの場合はフォーミング手段が縮径ダイスであり、縮径ダイスによる摺動抵抗が極めて大きいので、ワークを鼓型ロールで縮径ダイスに送り込むこと、鼓型ロールがスリップしてワークの移動速度が変動するなどのために、この従来技術では送り手段を油圧シリンダーにして、ワークを強力に縮径ダイスに押し込むようにしている。
【０００４】
短管シーム溶接装置においては、ワークの前後両端部における溶接不良を回避するために、ワークを押せ押せでフォーミング機構に送り込んで、ワークがとぎれることなしに溶接部を順次通過するようにすることが必要であり、また、縮径ダイスによる上記従来技術の場合は、縮径ダイスとワークとの摩擦抵抗が大きいので、強力な送り力でワークを一定の速度で縮径ダイスに押し込むことが必要であるが、間欠的に作動する油圧シリンダーでワークを押せ押せで縮径ダイスに押し込むことは実際問題として極めて困難である。また、縮径ダイスによる場合は、縮径ダイス内面との擦れ合いのためにワーク表面に擦傷を生じる可能性があり、また、薄肉短管、小径短管は強力な押し込み力を受けると変形しやすいので、比較的長い短管の製造に適当でない。さらに、上記従来技術では、ワークが縮径ダイスから突き出たところでシーム溶接を行い、溶接された部分はその後フリー（無拘束状態）になるので、溶接熱による膨脹、熱歪みによる変形が大きい。したがって、この従来技術は高品質の短管シーム溶接には適していない。
【０００５】
この出願の発明は鼓型のフォーミングロールでフォーミング（整形）と送りとを行う従来技術（特開昭５５−２４７８２号公報）を基本とするものであるから、この従来技術の要部を図１３、図１４を参照しながらさらに詳細に説明する。
このものにおいては、左右一対の鼓型ロールによる４組のロール１１１〜１１４が一列に並べられており、これらが同じ速度で駆動されて、ワークを同じ速度で順次送るようになっている。
【０００６】
ワークｗは予めそのシームｓを真上にした状態に調整されて送り機構（コンベア１１７によるもの）に順次投入されながら、送り機構のブレード状のシームガイド１１８でシームｓを真上にして案内され、押せ押せの状態で右端の鼓型ロール１１１に送り込まれる。そして、右端の鼓型ロール１１１で挟持され、若干縮径されて鼓型ロール１１２に送り込まれる。ワークｗは鼓型ロール１１２に送り込まれ、さらに縮径されて中間パイプ材に整形され、鼓型ロール１１３に送り込まれる。鼓型ロール１１３の位置にトーチＴがあるので、ワークの左端が鼓型ロール１１３に把持されるのとほぼ同時にシーム溶接が開始され、その後、鼓型ロール１１２，１１３によって同速度で送られ、やがて後端が鼓型ロール１１２から外れる。後端が鼓型ロール１１２から外れた後は、鼓型ロール１１３のみで把持された状態でシーム溶接され、鼓型ロール１１４へ送られる。
【０００７】
なお、ワークｗはコンベア１１７によるワーク供給機構において押せ押せの状態に整列され、その後は、同様の状態で鼓型ロール１１１〜１１４を通過する。
このものは、断面Ｃ形のワーク（オープンパイプ）を左右の鼓型ロールで押さえて断面円形の中間パイプ材に整形し、そのシーム端縁を突き合わせて強く圧接させるものである。この場合、ワークは上下方向には拘束されていないので、上下方向に膨らんで若干楕円形状に変形する。したがって、中間パイプ材をそのシーム部が外方に若干膨らんだ状態でトーチＴで溶接される。このとき、溶接のためにシーム部が溶け、その近傍が高温に加熱されるので、溶接時にシーム部がますます半径方向外方に膨らんで変形する。
【０００８】
また、ワークの後端が鼓型ロール１１２から外れた状態では鼓型ロール１１３で把持されているものの、その後端はフリー（無拘束状態）であるので、熱膨張による変形、熱歪みによる変形を防止することができない。
さらに、溶接された部分は鼓型ロール１１４に把持されるまでフリーであり、また、後端が鼓型ロール１１３から外れてから鼓型ロール１１４に到達するまでもフリーである。したがって、このフリーな状態での熱変形が避けられない。
そして、以上の変形は短管の長さ、太さ、厚さ、材質などにより異なるので必ずしも一定せず、形状精度のばらつきが大きい。
【０００９】
鼓型ロール１１２による整形時の変形、溶接熱による変形、溶接後の熱歪みによる変形の問題は、溶接時において中間パイプ材を断面円形の状態に強く保持し、かつ溶接後においてもしばらく同状態で強く保持することによって解消され、短管（シーム部を溶接されたもの）の形状精度、寸法精度が高められることが予想され、そのために、最終整形手段に隣接して円筒状の短管保持機構を配置し、当該短管保持機構で中間パイプ材を強く保持させ、その状態でシーム溶接し、溶接後においてもしばらく短管保持機構で同様に保持させることが考えられる。
【００１０】
ところが、このように溶接前及び後において短管保持機構で中間パイプ材を強く保持させる（短管保持機構で中間パイプ材を強く保持させ、その状態で当該短管保持機構内を通過させる）と、この間の保持長さが相当に長くなり、また、溶接熱によってワークが熱膨張して短管保持機構による保持力がさらに増大するので、その間でのワークに対する摩擦抵抗が極めて大きくなり、また、この過大な摩擦抵抗のために溶接直後のワーク（短管）の形状精度が損なわれる可能性もある。したがって、中間パイプ材及び短管（シーム溶接されたもの）を短管保持機構で強く保持させた状態で押せ押せで送ると、その送り力によって中間パイプ材に長手方向の強い圧縮力がかかることになり、長手方向の強い圧縮力がかかると、中間パイプ材は半径方向に微小に膨らむのでこれがまた摩擦抵抗を増大させることになり、ますます送りに対する抵抗が増大する。
【００１１】
他方、対向する左右一対の鼓型ロールによる最終整形手段の送り力は大きくない。なぜなら、対向する一対の鼓型ロールで挟持された中間パイプ材は楕円形状に変形するので、鼓型ロールの締め付け力に対する反力が小さく、鼓型ロールのロール面と中間パイプ材との間の圧接力が強くならないからである。
したがって、中間パイプ材の変形を抑制しつつ最終整形用の鼓型ロールによる送り力を強くし、短管保持機構にワーク（中間パイプ材及び短管）がスムーズに押し込まれるように特別な工夫を講じることが必要である。
また、短管保持機構内で中間パイプ材をシームガイドなしに直進させなければならないから、短管保持機構は中間パイプ材を直進させる特別な案内機能を有する必要がある。
【００１２】
以上のことから、短管保持機構によるワーク（中間パイプ材及び短管）に対する摩擦抵抗を可及的に低減しかつ直進方向に案内するように、短管保持機構を工夫すること、短管保持機構にワークがスムーズに突入されるように最終整形手段による整形精度を高め、かつ所要の送り力を生じるように最終整形手段の機構を工夫すること、さらに、最終整形手段の送り負担を軽減するように排出機構を工夫することが必要である。
なお、短管が比較的短いなどのために、最終整形手段による送り力だけで短管を無理無く短管保持機構内を前進させることができる場合、排出機構を特別に工夫することは必ずしも必要でない。
【特許文献１】特開昭５５−２４７８２号公報
【特許文献２】特公平２−１５３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この出願の発明は、鼓型ロールによってワーク（断面Ｃ形のオープンパイプ）を中間パイプ材に最終整形するとともに短管保持機構に送り込み、短管保持機構のほぼ中央でシーム溶接することを前提にして、次の３点をその解決課題とするものである。
（１）短管保持機構の保持面によるワーク（中間パイプ材及び短管）に対する摩擦抵抗を可及的に低減しかつ直進方向に案内するように短管保持機構を工夫すること。
（２）短管保持機構にワークがスムーズに突入されるように最終整形手段による整形精度を高め、かつ所要の送り力が生じるように最終整形手段の機構を工夫すること。
（３）最終整形手段の送りの負担を軽減するように排出機構を工夫すること。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するための手段は、鼓型ロールによる最終整形手段に隣接して短管保持機構を配置し、短管保持機構の排出端に隣接して鼓型ロールによる排出手段を配置した短管シーム溶接装置を前提として、短管保持機構、最終整形手段、排出手段を次のように構成したことである。
短管保持機構について
（イ）円筒状ケーシングの内面に多数の小径ロールを環状に配置し、これらの小径ロールを円筒状ケーシングの軸線と平行に配置して短管保持機構を構成したこと、
（ロ）上記小径ロールの外接円の直径を中間パイプ材の外径よりも若干小さくしたこと、
（ハ）円筒状ケーシングにシーム溶接用の窓穴を設けたこと、
最終整形手段について
（ニ）上下左右の４つの鼓型ロールによって最終整形手段を構成したこと、
（ホ）上記上下左右の４つの鼓型ロールの円弧状ロール面による円環状整形面の円環の直径を中間パイプ材の外径よりも若干小さくしたこと、
排出手段について
（ヘ）上下左右の４つの鼓型ロールによって排出手段を構成したこと、
（ト）上記上下左右の４つの鼓型ロールの円弧状ロール面による円環状面の円環の直径を短管の外径よりも若干小さくしたこと、
（チ）排出手段の送り速度を最終整形手段の送り速度と同じにしたこと。
【００１５】
〔作用〕
ワークはシーム位置を調整された状態で４つの鼓型ロールによる最終整形手段に引き込まれて中間パイプ材に整形される。上下左右の４つの鼓型ロールの円弧状ロール面の組み合わせによってほぼ円環状の整形面が形成される。したがって、ワークはほぼ全周を均等に半径方向内方に強く加圧されて、断面円形の中間パイプ材に整形される。他方、中間パイプ材は上下左右から半径方向内方に押さえられているので、全外周に作用する外圧に対してその剛性が高い。他方、上下左右の４つの鼓型ロールの円弧状ロール面の組み合わせによる円環状整形面による円環の直径が中間パイプ材の外径よりも若干小さいので、中間パイプ材は変形することなしに４つの鼓型ロールによって強力に把持される。したがって、最終整形手段によって中間パイプ材が強い送り力で押され、また、回転方向の動きは円弧状ロール面との摩擦抵抗によって規制されるのでシーム位置が変わることはない。それゆえ、シーム位置一定のままでワークが最終整形手段の強い送り力で短管保持機構にスムーズに押し込まれる。
【００１６】
短管保持機構に押し込まれたときのワークのシーム位置は投入機構において調整された位置と変わりはなく、また、ワークは短管保持機構内面の多数の小径ロールによってその全外周を均等な力で押圧されて、断面円形を保ったまま短管保持機構内にしっかりと保持される。このとき、多数の小径ロールが圧接されている部分においてワーク外周面が半径方向内方に微小に弾性変形した状態になり、このため、ワークの回転方向の動きが環状に配置された多数の小径ロールによって規制される。そして、この小径ロールは短管保持機構の中心軸線と平行に配列されているので、このロール列がワークに対する直進ガイド機能を奏し、ワークを直進させる。したがって、ワーク先端が溶接位置に達したとき、そのシーム位置は溶接具と一致する。
【００１７】
ワークはその外周面を多数の小径ロールで均等に押圧されて断面円形に強く保持された状態で溶接され、溶接後も同様に断面円形に強く保持されるので、溶接時及び溶接後の熱膨張、熱歪み等によって変形することはない。このように短管保持機構から押し出されるまで断面円形状に強く保持され、短管保持機構を通過する間に断面円形のままで急速に冷えるので、短管は高い形状精度、寸法精度で成形される。
【００１８】
中間パイプ材は短管保持機構内においてその全外周を多数の小径ロールで均等に押圧されて強く保持されているが、これは、多数の小径ロールによる保持であるからワークの前進に対する摩擦抵抗は小さい。
また、多数の小径ロールで保持された中間パイプ材、短管は、半径方向内方に微小弾性変形して微小に波打っているので、多数の小径ロールによる形状保持力（保形力）は強いが、中間パイプ材に対する締め付け力はそれほど強くない。また、中間パイプ材の溶接熱による熱膨張によって締め付け力が増大するが、これは中間パイプ材の上記弾性変形で緩和されるので軽微であり、中間パイプ材の熱膨張のためにワークの送り抵抗が著しく増大することはない。
【００１９】
また、短管保持機構内のワークは後端が最終整形手段（４つの鼓型ロール）から外れて後は、後続のワークに押されることになるので、これも最終整形手段による送りに対する抵抗になるが、その先端が短管保持機構から突出した直後に排出ロールで把持されて引き出されるので、最終整形手段の送りに対する抵抗にはほとんどならない。
したがって、短管保持機構内でのワークの前進はスムーズであり、ワークに対して長手方向の強い圧縮力が作用することはなく、また、ワークは短管保持機構の多数の小径ロールによってその全外周を均等に押さえられている（溶接後の溶接線の部位を除く）ので、長手方向の強い圧縮力でワークが大きく変形してその形状精度、寸法精度が損なわれるようなことはない。
【００２０】
また、上下左右の４つの鼓型ロールによって排出手段を構成し、これらの鼓型ロール（排出ロール）のロール面によって円環状面を構成し、当該円環状面の円環の直径を短管の外径よりも若干小さくしているので、短管はその全外周を均等に把持され、最終整形手段と同様に、短管は変形することなしに排出手段によって強く把持されて、一定の速度で引き出される。
また、排出手段の送り速度は最終整形手段の送り速度と同じであるので、押せ押せの状態で短管保持機構に送り込まれるワークは、前後のワークが順次突き合わされた状態で短管保持機構内を直進する。したがって、ワークは前後を順次突き合わされた状態で溶接治具の位置に到達するから、前後端部において溶接不良を生じることはない。
【発明の効果】
【００２１】
以上のとおり、最終整形手段で断面円形に整形されたワーク（中間パイプ材）を円筒状の短管保持機構内で全外周を均等に押圧して強く保持し、この状態でシーム溶接し、シーム溶接後においても全外周を均等に押圧して短管保持機構内で強く保持する。したがって、溶接前の変形、溶接時及び溶接後の熱膨脹、熱歪みによる変形は確実に防止される。
また、最終整形手段は上下左右の４つの鼓型ロールからなるものであるから、ワークに対する保持が強力で、スリップを確実に防止することができ、したがって、確実に一定の速度でワークを短管保持機構に押し込むことができ、他方、排出手段は上下左右の４つ一組の鼓型ロールによるものであるから、同様に、ワークに対する保持が強力で、スリップを確実に防止することができ、したがって、確実に一定の速度でワークを短管保持機構から引き出すことができる。
【００２２】
また、最終整形が上下左右の４つの鼓型ロールでなされ、整形された中間パイプ材は、短管保持機構内では多数の小径ロールで強く保持され、また排出動作が上下左右の鼓型ロールでなされるので、ワークを高速でスムーズに送ることができ、能率的に短管シーム溶接を行うことができる。
それゆえ、形状精度、寸法精度が高く、表面損傷のない高品質の短管を極めて能率的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次いで、鉄製短管のシーム溶接にこの発明を適用した例を図面を参照しながら説明する。
この出願の発明は、ガス、電気による種々の溶接具を用いた鉄管、アルミ管、銅管などの様々な材料の、長さ２００ｍｍ〜１０００ｍｍの短管のシーム溶接装置に適用できるものである。
【実施例】
【００２４】
（実施例の短管シーム溶接装置の全体機構）
この実施例は、図１、図２の右側から左側にワーク１（オープンパイプ）が移動するものであり、右側から順に導入機構３０、フォーミング機構２０、短管保持機構１０とトーチ９による溶接部、排出機構４０を備えている（図３、図４も同様。）。
オープンパイプ（ワーク１）は板材を断面Ｃ形に曲げ加工したものであり、フォーミング機構２０によって段々に縮径され、シーム部２が密着した断面円形の中間パイプ材に整形され、中間パイプ材がそのままの状態で短管保持機構１０に押し込まれ、短管保持機構１０を通過する間に、短管保持機構１０のほぼ中央においてトーチ９によってシーム溶接され、短管保持機構１０から排出機構４０に引き取られ、排出される。
【００２５】
実施例の各機構の詳細は次のとおりである。
１．導入機構３０について
図５に示すように、導入機構３０は下面の送りコンベアベルト１５と左右の側板４とによる導入路３を有し、この導入路３の左右方向中心の上方に、進行方向に長く延びたガイドブレード５が設けられている。
左右の側板４の間隔は、オープンパイプ（ワーク１）の長径に応じて当該長径よりも数ｍｍ程度大きくなるように調整される。オープンパイプの長径がほぼ１１６．５ｍｍのとき、側板４の間隔は１２２．６ｍｍに調整される。
また、上記送りコンベアベルト１５はオープンパイプ（ワーク１）を載せて第１フォーミング部２０Ａまで搬送するものである。
【００２６】
２．フォーミング機構２０について
フォーミング機構２０は第１フォーミング部２０Ａ、第２フォーミング部２０Ｂ、第３フォーミング部２０Ｃによって構成されており、オープンパイプ（ワーク１）が第１フォーミング部２０Ａ、第２フォーミング部２０Ｂによって段々に縮径され、第３フォーミング部２０Ｃによって中間パイプ材に最終整形される。
【００２７】
２−１．第１フォーミング部２０Ａ
第１フォーミング部２０Ａは、左右の鼓型ロール（第１フォーミングロール）１６Ａと上方の２輪ロール１６Ａ’と下方の円筒状ロール１６Ａ”を組み合わせたロール組を２組、前後に配置して構成されている。なお、これらのロールはワーク表面の保護とロールの製造コスト低減、ワーク表面保護等のためにウレタンゴム製にしている。
前方のロール組は、図６に示すとおりであり、後方のロール組は、図７に示すとおりである。
なお、上方の２輪ロール１６Ａ’の左右の輪の間に、導入路３から延びたガイドブレード５が設けられている。
また、左右の鼓型ロール１６Ａ，１６Ａ間の間隔、上下のロール１６Ａ’，１６Ａ”間の間隔は製造される短管の外径に応じて調整される。
導入路３に投入されるオープンパイプ（ワーク１）の長径が１１６．５ｍｍであるとき、前後の両ロール組の左右の鼓型ロール１６Ａ，１６Ａ間の間隔は共に１１５．３ｍｍである（図６、図７）。
【００２８】
２−２．第２フォーミング部２０Ｂ
第２フォーミング部２０Ｂは、第１フォーミング部２０Ａと同じ構成である。ただし、上方の２輪ロール１６Ａ’の左右の輪の間のシームガイドが前後一対のガイドローラ（回転刃）１７である点で第１フォーミング部２０Ａと相違する。
４個一組の前方のロール組は、図８のとおりであり、後方のロール組は、図９のとおりである。
そして、前後の両ロール組の左右の鼓型ロール（第２フォーミングロール）１６Ｂ間の間隔は共に１１４．２ｍｍである（図８、図９）。
なお、第２フォーミング部２０Ｂにシームガイドを設けたのは、第３フォーミングロール２０Ｃ（最終整形手段）の直前までオープンパイプ（ワーク）をシームガイドするためであり、シームガイドをガイドローラ１７にしたのは、シーム端縁によってシームガイドに挟持され、摩擦抵抗が大きくなるので、この摩擦抵抗を低減するためである。なお、このガイドローラ１７は回転刃であり、外周が鋭利な薄い回転円盤である。
【００２９】
２−３．第３フォーミング部２０Ｃ
第３フォーミング部２０Ｃは、上下、左右の４つの鼓型ロール（第３フォーミングロール（最終整形ロール））１６Ｃを組み合わせたロール組によるものであり、図１０に示すように、４つの鼓型ロール１６Ｃのロール曲面（ロールの円弧状曲面）によって円環を形成している。なお、これらの鼓型ロール１６Ｃは鉄鋼製である。
上下の鼓型ロール１６Ｃ，１６Ｃの間隔、左右の鼓型ロール１６Ｃ，１６Ｃの間隔は整形されるべき中間パイプ材の直径（短管の直径と同じ）に応じて適宜調整されるものである。第２フォーミング部２０Ｂの鼓型ロール（第２フォーミングロール）１６Ｂ，１６Ｂ間の間隔が上記のとおり１１４．２ｍｍであるとき、第３フォーミング部２０Ｃの鼓型ロール１６Ｃのロール曲面による上記円形の直径は１１２．９ｍｍである。
【００３０】
上下左右の鼓型ロール１６Ｃは同一物であり、同速度で回転していて、４つの鼓型ロール１６Ｃで中間パイプ材を駆動して短管保持機構に押し込む。
この第３フォーミング部２０Ｃを左右の鼓型ロールと上下の鼓型ロールで構成しているが、ワークを上下からも押さえて縦長楕円形に変形することを防止し、断面円形の中間パイプ材に最終整形するためである。このことからして、中間パイプ材に対する所要駆動力を左右の鼓型ロール１６Ｃで十分確保できる場合は、上下の鼓型ロールをアイドルロールにし、左右の鼓型ロールよりも小さいものにすることも可能である。しかし、左右の鼓型ロール１６Ｃは中間パイプ材の形状精度を損なわないように同じものであることが必要である。
【００３１】
３．短管保持機構１０について
短管保持機構１０は、図１１に示すように、内面に多数の円筒状の小径ロール１１を備えており、この多数の小径ロール１０個が環状に配置されて１０個一組の環状ロール組を構成し、この環状ロール組が円筒状ケーシング１２内に前後方向に一定の間隔で多数並べられており、また、その個々の小径ロール１１は円筒状ケーシング１２の軸心と平行に配列されている。
なお、これらの円筒状の小径ロール１１は鉄鋼製である。
【００３２】
上記小径ロール１１の直径は１４ｍｍ、幅は５ｍｍで、上記環状ロール組の外接円直径は１１３．１ｍｍであり、入り口側から出口側まで一定である。
短管保持機構１０の上記外接円径は、短管の目標外径１１３．６ｍｍよりも０．５ｍｍ小さくて１１３．１ｍｍであり、第３フォーミング部２０Ｃの鼓型ロール（第３フォーミングロール）１６Ｃのロール曲面による上記円形の直径（１１２．９ｍｍ）よりも、０．２ｍｍだけ大径である。このようにすることによって、第３フォーミング部２０Ｃで断面円形に整形された中間パイプ材が短管保持機構１０にスムーズに送り込まれ、中間パイプ材は多数の円筒状の小径ロール１１で半径方向内方に微小に潰され、微小に波形に弾性変形した状態で把持されるので、その回転が阻止されてそのままの姿勢で直進する。
短管保持機構１０の円筒状ケーシング１２（長さが３００ｍｍ）の中央に、前後方向長さが６９．５ｍｍ、円周方向幅が１２ｍｍの開口部８を備えた銅製口金８１があり、この口金８１の開口部８からトーチ９の先端を円筒状ケーシング１２内に挿入させる構造になっている（図４参照）。
【００３３】
小径ロール１１が周方向に１０個配置された環状ロール組は、短管保持機構１０の入り口から上記口金８１までの軸線方向に５つ分の小径ロール１１による環状ロール組が完全な環状であり（図１１のＧ−Ｇ断面図）、他方、上記口金８１から後方の軸線方向に６つ分の小径ロール１１による環状ロール組は最上の小径ロール１１等を欠く不完全な環状（Ｃ型）である（図１１のＨ−Ｈ断面図）。
なお、口金８１から後方の環状ロール組が不完全な環状であるのは、最上の小径ロール１１に短管の溶接線が触れないようにするためである（図４）。
また、短管保持機構１０にはオープンパイプ（ワーク１）のシーム部２を真上に保持するシームガイドはなく、最終整形された中間パイプ材（ワーク１）が、第３フォーミング部２０Ｃから押し出されたままの姿勢で短管保持機構１０に保持され、そのままで短管保持機構１０の中を直進する。
【００３４】
４．排出機構４０について
排出機構４０は上下、左右の４つの鼓型ロール（排出ロール１３）を組み合わせた一つのロール組によって構成されたものであり、図１２に示すように、４つの鼓型ロール（排出ロール１３）のロール曲面によって円環を形成している。なお、これらの鼓型ロール１３は鉄鋼製である。なお、短管（ワーク１）に対する把持力が確保され、ワーク１を一定速度で排出可能であれば、鼓型ロールは１３はウレタンゴム製としてもよい。
上下のロール間隔、左右のロール間隔は、シーム溶接された短管の直径に応じて適宜調整される。短管保持機構１０の小径ロール１１の環状ロール組のロール外接円径が１１３．１ｍｍである（図１１）とき、排出機構４０の鼓型ロール（排出ロール１３）のロール曲面による上記円環の直径は１１２．９ｍｍである（図１２）。この０．２ｍｍの差によって排出機構４０の鼓型ロール（排出ロール１３）による短管に対する把持力が強化され、短筒保持機構１０から短管がスムーズに引き出されて排出される。
なお、排出機構４０の上方の鼓型ロール（排出ロール１３）の中央に環状溝１３１があり、これによって、短管の溶接線を逃がすようにしている。
【００３５】
５．主な関連寸法について
短管保持機構１０の前端から口金８１の前端までが８４ｍｍ、短管保持機構１０の前端からトーチ９までが１３６．５ｍｍ、第３フォーミング部２０Ｃの鼓型ロール１６Ｃの軸中心からトーチ９までが１８８．５ｍｍである。
【００３６】
６．実施例によるシーム溶接作業について
（１）作業者が導入路３の送りコンベアベルト１５上に長さ２００ｍｍのオープンパイプ（ワーク１）を一個ずつ載せる。このとき、作業者がオープンパイプのシームにガイドブレード５を嵌め込む。供給されたオープンパイプはガイドブレード５によってシームを真上にした状態で案内され、送りコンベアベルト１５で第１フォーミング部２０Ａに送り込まれる。
【００３７】
（２）第１フォーミング部２０Ａは、送りコンベアベルト１５で搬送されてきたオープンパイプ（ワーク１）を引き込み、第１段階のフォーミング（縮径）を行いつつ、第２フォーミング部２０Ｂに引き渡す。
第１フォーミング部２０Ａを通過する間はガイドブレード５によってシーム部２が案内される。
（３）第２フォーミング部２０Ｂは、第１フォーミング部２０Ａからオープンパイプ（ワーク１）を引取り、引き込んで、第２段階のフォーミング（縮径）を行いつつ、第３フォーミング部２０Ｃに引き渡す。
第２フォーミング部２０Ｂを通過する間は、上方の２輪ロール１６Ｂ’の左右の輪の間のガイドロール１７によってシームガイドされる。
（４）第３フォーミング部２０Ｃは、第２フォーミング部２０Ｂからオープンパイプを引取り、第３段階のフォーミングを行い、シーム端縁を密着させた中間パイプ材に整形しつつ、これを短管保持機構１０の中に押し込む。
第３フォーミング部２０Ｃを通過する間はシーム部２はガイドされない。
【００３８】
（５）短管保持機構１０は、第３フォーミング部２０Ｃで断面円形に整形されて当該第３フォーミング部２０Ｃから押し出された中間パイプ材（ワーク１）を受け入れ、ほぼ断面円形のままに保持する。中間パイプ材は第３フォーミング部２０Ｃによって短管保持機構１０に押し込まれて短管保持機構の中を直進し、そのシーム部２をトーチで溶接されて短管になり、排出機構４０に向けて押し出される。
なお、短管保持機構１０の入り口からトーチ９までの距離は１３８．５ｍｍで、ワーク１の長さ２００ｍｍよりも６１．５ｍｍ短く、また、第３フォーミング部２０Ｃの鼓型ロール１６Ｃの軸中心からトーチ９までの距離は１８８．５ｍｍで、中間パイプ材（ワーク１）の長さ２００ｍｍよりも１１．５ｍｍ短いので、トーチによる溶接が始まる時点では中間パイプ材の後端は第３フォーミング部２０Ｃの鼓型ロール（第３フォーミングロール）１６Ｃから外れてはいない。第３フォーミング部２０Ｃの鼓型ロール１６Ｃから外れた後は、中間パイプ材（ワーク１）は後続の中間パイプ材（ワーク１）に押されて短管保持機構１０を前進する。
【００３９】
（６）短管保持機構１０から押し出された中間パイプ材（ワーク１）はその先端を排出機構４０の鼓型ロール１３に把持され、短管保持機構１０から引き出されて排出される。鼓型ロール１３に先端を把持された時点ではまだシーム溶接は終わっていないが、その後は鼓型ロール１３によって一定の速度で引き出されながら残りの部分のシーム溶接がなされる。
排出された短管の外径は目標外径１１３．６ｍｍにほぼ等しい。
【００４０】
（７）オープンパイプ（ワーク１）に対するフォーミング等
実施例の構成は上記のとおりであり、導入機構の導入路３に投入されるオープンパイプ（ワーク１）の断面の長径が１１６．５ｍｍ程度であるとき、このオープンパイプに対するフォーミング工程は次のとおりである。
（イ）第１フォーミング部２０Ａによって長径１１５．３ｍｍに縮径され、次いで、第２フォーミング部２０Ｂによって１１４．２ｍｍに縮径される。
（ロ）さらに、第３フォーミング部２０Ｃによって１１２．９ｍｍに縮径され、断面形状円形に整形（フォーミング）される。この段階で、シーム端縁が密着して断面円形の中間パイプ材になり、かつ、半径方向に微小量押し潰されている。なお、このように中間パイプ材を半径方向に微少量押し潰すのは、第３フォーミング部２０Ｃの鼓型ロール（第３フォーミングロール）１６Ｃによる把持力を強くして、十分に強い送り力を生じさせて、中間パイプ材（ワーク１）を短管保持機構１０にスムーズに押し込むためである。
【００４１】
（ハ）短管保持機構１０に送り込まれたとき、ワーク１は直径１１２．９ｍｍから直径１１３．１ｍｍになって、上記の半径方向の微小量の潰れが０．２ｍｍほど復元し、短管保持機構１０の多数の小径ロール１１によって外周を保持される。
（ニ）短管保持機構１０から排出機構４０へ押し出され、排出機構４０の鼓型ロール（排出ロール１３）によって把持され、排出機構４０によって排出されたとき、シーム溶接された短管の外径は１１３．６ｍｍ（目標値）になる。
【００４２】
（８）ワークの送り速度
導入機構３０の送りコンベアベルト１５の送り速度が最も速く、次いで第１フォーミング部２０Ａ、第２フォーミング部２０Ｂの、第３フォーミング部２０Ｃの順に送り速度が少しずつ速くなっている。したがって、先行するワーク１（オープンパイプ）に後続のワークが第１フォーミング部２０Ａの手前で突き当たり、その後は、後続のワークが先行するワークを押す状態で、数珠繋ぎになって、排出ロールまで前進する。よって、第１フォーミング部２０Ａ、第２フォーミング部２０Ｂでの送り速度が第３フォーミング部２０Ｃ（最終整形）よりも遅い。そのため、第１フォーミング部２０Ａ、第２フォーミング部２０Ｂは、ワーク１に対して滑りを起こすが、その数珠繋ぎの送りに加勢力を発揮させつつワーク１の押し力を確保させる必要があることから、それらの鼓型ロール１６Ａ、１６Ｂはウレタンゴムが用いられている。従って、上記作用が発揮されるのであれば鼓型ロール１６Ａ、１６Ｂはウレタンゴム製に限らず鋼鉄製等でもよい。
短管保持機構１０内での中間パイプ材の前進速度は第３フォーミング部２０Ｃの鼓型ロール１６Ｃの送り速度と同じで、一定である。なお、排出機構４０の鼓型ロール１３の送り速度は第３フォーミング部の鼓型ロール（第３フォーミングロール）１６Ｃと同じであるから、排出機構４０の排出ロール１３に引き取られたときもワーク１の短管保持機構１０内での前進速度は変わらない。よって、トーチ９における溶接の速度が一定となりシーム部２はムラのないきれいな溶接ができる。
ワーク送り速度は、同じトーチ９でシーム溶接する場合でも、ワーク１の材質、板厚によって異なるが、この実施例では、０．６±０．１ｍ／分である。
［変形例］
【００４３】
導入機構３０について
上記実施例の導入機構３０は人手でワークを導入部に投入する方式のものであるが、この出願の発明の基本となる従来技術（特開昭５５−２４７８２号公報）における自動位置決め機構を備えることもできる。
【００４４】
フォーミング機構２０について
実施例は、フォーミング機構２０を第１フォーミング部２０Ａ、第２フォーミング部２０Ｂ、第３フォーミング部２０Ｃの３段構成とし、前２段をプリフォーミング手段とし、第３フォーミング部２０Ｃを上下左右の４つの鼓形ロールによる最終整形手段としている。このように２段のフォーミング部で構成した理由は真円に近い整形性の確保であるから、例えば、真円に近いロール曲げができる場合などは、フォーミング手段をプリフォーミング１段と最終整形１段の計２段にすることもできる。
また、曲げ加工して作られた断面Ｃ形のワーク、すなわち、オープンパイプの外径が目標短管の外径に近いなど、第３フォーミング部２０Ｃによる１段のフォーミング部だけで最終整形できる場合は、プリフォーミング手段（２０Ａ、２０Ｂ）を省略することもできる。ただし、この場合は導入部の搬送手段でワークを把持して、４つの鼓形ロールによる最終整形手段に押せ押せの状態でこれを押し込むように、導入部の搬送手段を工夫する必要がある。
【００４５】
短管保持機構１０について
この実施例の短管保持機構１０は単一の円筒状ケーシング１２の内面に多数の円筒状の小径ロール１１を配置しているが、長手方向に分割された複数の分割型にすることもできる。例えば溶接用開口部８を備えた口金８１を有する中央部と、口金８１までの前部と、口金８１から後方の後部との３分割とし、長さの異なる前部、後部を複数用意し、ワーク１の長さに応じて適宜選択して用いることによって短管保持機構１０全体の長さをワーク１の長さに適したものに容易に調整することができる。
また、この実施例は、円筒状ケーシング１２の内面全面に円筒状の小径ロール１１を配置してこの小径ロール１１で断面円形の中間パイプ材（溶接前のワーク１）、短管（溶接後のワーク１）の外周面を均等に押さえるようにしているが、これは短管と短管保持機構１０間の摩擦抵抗を極力低減するためであるから、短管が短くて短管保持機構１０が短く、摩擦抵抗が小さい場合などは、軸線方向の小径ロール１１によるローラ列の幾つかを筋状の細長いブロックに変更して、ローラ列数を少なくすることでその構造を簡単にすることもできる。この場合、筋状の細長いブロックの配置については溶接用開口部８の近傍を避けて、例えば２列おきに一つの細長いブロックを配置するなどの変更することもできる。そしてこの場合は、細長いブロックのワーク支持面（ワーク１が摺動する面）を耐熱、低摩擦の樹脂などでコーティングして摩擦抵抗を低減することが望ましい。
【００４６】
また、上記細長いブロックの代わりに多数の半球状突起の列を用いることもでき、さらに、ポケットに回転可能に嵌め込んだボールの列を用いることもできる。なお、ボール列を用いる場合は、ボールを嵌め込むポケットの底に小さなボールを介在させれば、ボールのポケット内での回転抵抗が低減される。
さらに、小径ロール１１を樽形ロールにすることも可能である。樽形ロールを用いれば、小径ロール１１を環状に配置した環状ロール一組当りのロール数を少なくすることもでき、小径ロール１１が円筒状ロールのものに比しワーク１表面を傷付けることもない。しかし、樽形ロールは差動摩擦のために摩耗が激しいので、この場合は樽形ロールを耐熱、耐摩耗性樹脂で被覆するなどの摩擦抵抗・摩耗を低減するための方策を講じることが必要である。
【００４７】
排出機構４０について
４つの鼓形の排出ロール１３による排出機構４０を設けるのは、溶接直後において短管の全外周を均等に保持しつつ短管保持機構１０から引き抜くためであるから、形状精度の向上という観点から支障が無い場合は、左右一対の鼓形ロールによる排出機構４０にすることもでき、場合によって排出機構４０を省力することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】は実施例の全体外観の平面図である。
【図２】は実施例の全体外観の正面図である。
【図３】は実施例の要部拡大外観図である。
【図４】は実施例の要部断面図である。
【図５】は図４におけるＡ−Ａ断面図である。
【図６】は図４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図７】は図４におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図８】は図４におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図９】は図４におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図１０】は図４におけるＦ−Ｆ断面図である。
【図１１】は図４におけるＧ−Ｇ断面図、Ｈ−Ｈ断面図である。
【図１２】は図４におけるＩ−Ｉ断面図である。
【図１３】は従来例の模式的な平面図である。
【図１４】は従来例の模式的な正面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１：ワーク
３：導入部
４：側板
５：ガイドブレード
８：開口部
９：トーチ
１０：単管保持機構
１１：小径ロール
１２：円筒状ケーシング
１３：排出ロール
１５：送りコンベアベルト
１６Ｃ：最終整形ロール
１７：ガイドローラ
２０：フォーミング機構
２０Ａ：第１フォーミング部
２０Ｂ：第２フォーミング部
２０Ｃ：第３フォーミング部
３０：導入機構
４０：排出機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005177801.tif 000011
【図１０】
2005177801.tif 000012
【図１１】
2005177801.tif 000013
【図１２】
2005177801.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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